在工业生产中，处理、输送或储存某些原料时都是通过轻型结构的设备完成的，但这些设备的设计往往无法抵抗由于粉尘在极短时间内爆炸所产生的高压，所以必须采取安全的防护措施来保护这些设备，以处理这些易燃的固体颗粒。

常见的危险性原料，如塑料、墨粉、染料和调色剂、杀虫剂、含碳粉、药剂、谷物、食糖、可可粉、面粉、奶粉、淀粉和木屑等，通过对它们的“最大爆炸压力指数Pmax值”和“爆燃指数Kst值”评估后，发现这些原料都存在着重大的爆炸风险。这两个指数是粉尘燃烧能量的一个评估指标，用于为所有的粉尘爆炸保护及预防应用确定合适的防护措施。

处理易燃易爆粉尘时存在风险的典型的设备有：反应器、磨粉机、烘箱、混合器、筛选机、研磨机、搅拌器、粉碎机、干燥机、过滤器、粉尘收集器和旋风分离器等。原料的处理设备如旋风分离器和斗式提升机都必须和储存设备如低压储槽、储存箱和料仓一起纳入保护和预防的方案中。实验室和实验性工厂设备，比如罩体、手套盒和试验密室在处理易燃粉尘时也都存在风险。

现在以美国BS&B安全系统有限公司的粉尘防爆和抑爆产品作为例子，来简单阐述工业粉体爆炸保护和预防的技术以及应用。

常用的防护措施或方案主要有四种：抗爆设计、泄放、抑制和隔离。其中泄放分为正常情况下的压力泄放和无火焰泄放;隔离分为机械隔离和化学隔离。主要防护设备包括：防爆板、无焰泄放系统、隔离阀以及抑爆系统。火星探测和灭火系统在实际应用中，并不是每一种防护措施的单独使用，往往采用多种防护措施进行组合运用，以达到更可靠更经济的防护目的。图1是一个火星探测和熄灭系统与抑爆和隔离系统的典型应用。

在具体介绍粉体防护措施前，我们先来认识一下粉体产生爆炸的要素和防护原理。首先，构成爆炸的三要素为：可燃物料、火源和氧化剂，缺一不可。

第二，我们要对处理的原材料进行危险性评估，以确定采取的防护措施。图2是对比较有代表性的原材料易爆指标评估的举例，其中“最大爆炸压力指数Pmax值”和“爆燃指数Kst值”越大，表示该原料危险性越大，越容易爆炸，越是要采取防护措施。

对于评估过的易燃易爆物料，就应该选择适当的防护措施，从前面我们知道有四种方案：抗爆设计、泄放、抑制和隔离可以使用。

显而易见，没有采取任何防护措施任其发展的爆炸产生的爆炸压力要远远大于采取防护措施的爆炸产生的爆炸压力，危害性更大。通过比较，一个不采取任何防护措施的农业粉尘的爆炸通常会在小于1/4 s(该数值会因各种易燃粉尘而相异)的时间内达到高于8 bar(1 bar=105 Pa)的爆炸压力。 所以我们对危险性物料进行防护是必需的。

下面我们对抗爆设计、泄放、抑制和隔离四种防护措施及其组合措施，以及所采用的防爆设备进行介绍。

首先，抗爆设计，就是在设计、制造粉体处理设备的时候采用增加设备厚度的方法以增大设备的抗压强度，但是这种措施往往成本较高，在金属材料价格日益昂贵的今天，采用这种措施显然是非常不经济的。

其次，泄放措施，包括正常泄放和无焰泄放。利用防爆板和无焰泄放系统对所保护的设备在发生爆炸时采取主动爆破，用泄放爆炸压力的办法进行泄压，以达到保护粉体处理设备安全的目的。防爆板通常用来保护户外的粉体处理设备，如粉尘收集器、旋风收集器等，压力泄放的时候并随有火焰以及粉体的泄放，可能对人员和附近设备产生伤害和破坏;防爆门通常用来保护处理粉体的车间建筑，以使整个车间避免产生粉体爆炸;对于处于室内的粉体处理设备，有时对泄放要求非常严格，不能产生火焰、物料泄放或在没有预留泄放空间的情况下，通常会采用无焰泄放系统，以达到保护人员以及周围设备的安全。

第三，抑制措施。爆炸抑制系统是在爆燃现象发生的初期(初始爆炸)由传感器及时检测到，通过发射器快速向系统设备中喷射抑爆剂，从而避免危及设备乃至导致装置的二次爆炸。通常情况下爆炸抑制系统与爆炸隔离系统一起组合使用。抑制就是利用了爆炸需要的三要素以及原理，根据这个原理，爆炸发生需要完整的三元素，并在适当的条件下产生爆炸。所以要抑制爆炸的发生，必须消灭三要素中的一个。其中一种措施是向粉体处理设备内部注入惰性气体如N2、CO2等代替空气，从而降低氧化剂，O2的含量，以达到抑制爆炸的目的;另一种措施是消灭易燃易爆物料，但是这是不可能的，因为设备本身就是用来处理该物料的。所以以上两种措施都是不可能或者很难做到的，所以我们一般采用最简单的措施，就是消灭其中的另一个重要要素：火源，从而抑制爆炸的发生。这就要采用爆炸抑制系统，最简单的爆炸抑制系统由四个单元组成，包括监视器、传感器、发射筒和电源。

四个单元各自的功能分别为：监视器可以提供可视或者可听的警报，对整个系统的激活、密封故障、气压和电源故障进行监视，而且发射器的发射不是由监视器触发，而是由传感器直接触发，从而大大缩短了抑爆系统的反应时间。传感器由三个朝向不同方向的压力传感器组成，其中一个设定在低压状态，两个设定在高压状态，必须同时有其中两个压力传感器被激活时，整个系统才被触发，从而避免误报操作的发生。发射器由抑爆剂筒、气体罐(充满低压氮气200 ~300 Psi)和电子控制器组成，而且抑爆剂(碳酸氢钠粉末)和压力气体分开储存，这样避免使用者在检查和维护时不处于受压系统的危险之中。电源给整个系统供电，可以由交流电输入转换成24 V直流电，也可以直接使用电池，另外还有三个继电输出端，一个显示交流电的供应情况，一个显示系统是否有故障，另一个显示系统是否在工作。这四个单元即可组成一个最简单的抑爆系统，但有时要保护的范围很大，就需要增加发射筒，一个传感器最多可以连接十个发射筒。

粉体爆炸的形成和发展的过程是这样的：在密闭的工业设备内部产生的许多粉末和灰尘与空气中的氧气混合，达到适当的浓度，一旦产生了火花，就会由火花发展成小火球，如不抑制就会由小火球发展成大火球，并伴随有高温高压的产生，当压力升高到一定程度，超出了设备的抗压强度，就会发生爆炸。在此过程中，升高的压力会产生冲击波，而且冲击波的传播速度远大于火焰传播的速度，利用这个原理，让抑爆系统的传感器及时探测到冲击波，在火焰还没有发展成爆燃的时候，发射器喷射出抑爆剂(碳酸氢钠)，将火焰喷灭，从而避免小火球演变成大火球，形成爆炸，从而破坏设备，甚至危害到人身安全。

抑爆系统通俗来说相当于一个自动灭火器，但是在这里要灭的不是熊熊烈火而是发生爆炸前期的小火球。当安装在粉体设备上的传感器探测到设备内部发生火花，使得燃料燃烧，形成小火球，即将要发展成大火球产生爆炸的瞬间，马上发出一个指令给发射筒，发射筒马上会向设备内部喷出灭火剂，把要引发爆炸的火花熄灭，从而抑制了爆炸的发生。

第四，隔离措施。隔离分为机械隔离和化学隔离两种，往往和抑爆系统一起应用。隔离就是把有爆炸危险的设备与相连的设备隔离开，从而避免爆炸的传播，产生二次爆炸。一般在设备的物料入口安装化学隔离，在设备的物料出口安装机械隔离阀。化学隔离和抑爆系统中的发射筒相同，只是一般为45°安装;机械隔离阀类似于常见的闸阀。

在现代工业中，我们为粉体设备做防爆措施，不能只单独考虑某一个设备，要从整体出发，要作为一个防爆系统工程来设计，所以往往需要采取多种方案组合应用。如泄放和机械隔离方案、泄放和化学隔离方案、无焰泄放和机械隔离方案、无焰泄放和化学隔离方案、抑制和机械隔离方案等等，也可能需要所有方案的集合体。

综上所述，在工业高速发展的今天，伴随的粉体爆炸事故日益增加，为工业带来了巨大的损失，甚至远远超出了火灾带来的危害。根据国际标准如NFPA68、NFPA69和NFPA654规范的指导，为了工业的安全生产，为了人身和设备的安全，又由于爆炸的不确定性，我们务必提高安全防范意识，在设计、制造和使用带危险性的粉体设备时，应为工业粉体设备配上保险，采取合适的防护措施进行防爆。